Меню Закрыть

Как повысить плотность аккумулятора автомобиля: Повышение плотности электролита в АКБ

Содержание

Повышение плотности электролита в АКБ

В холодное время года или после длительного простоя могут появиться проблемы с запуском двигателя. Это происходит из-за севшей АКБ. Длительная зарядка батареи не помогает справиться с этой проблемой, если плотность электролита значительно снизилась.

Почему снижается плотность

Плотность электролита изменяется во время использования аккумулятора. Когда батарея теряет заряд, показатель понижается, и наоборот. Очень низкая плотность электролита связана со следующими причинами:

  • Влияние низких температур в течение длительного времени;
  • Перезаряд АКБ, вследствие чего происходит выкипание электролита;
  • Регулярное добавление воды.

Воду в электролит доливать можно, но перед этим нужно проверять его плотность и не проводить процедуру без необходимости. Делайте замеры в каждой банке. Нормальные значения – от 1,25 до 1, 29. Чем холоднее регион, тем выше должна быть плотность.

Как повысить плотность

Чтобы провести процедуру повышения плотности, следуйте плану.

  1. Зарядите батарею (если АКБ разряжена, то при добавлении раствора, поднимется концентрация серной кислоты – пластины разрушается).
  2. Температура электролита должна быть от 20 до 25 градусов.
  3. Осмотрите аккумулятор: на нем не должно быть дефектов и повреждений, особое внимание уделите токовыводам.
  4. Если уровень в норме (от 1,18) долейте электролит с нормальной плотностью до 1,25.
  5. Выполняйте долив в каждой банке, используя клизму-грушу.
  6. Потрясите аккумулятор, чтобы новый раствор перемешался со старым.

Что делать при минимальной плотности

Если уровень упал ниже 1,18 долив электролита не поможет. Используйте аккумуляторную кислоту − у нее очень высокая плотность (1,84). Заливайте кислоту по описанной выше схеме. Выполняйте процедуру в защитной одежде, перчатках и маске в хорошо проветриваемом помещении или на открытом воздухе. Следите, чтобы кислота не попала на кожу – может появиться ожог.

Повышение плотности зарядным устройством

Повысить плотность электролита можно при помощи слабого тока. Такой способ требует больше времени. 

  1. Полностью зарядите АКБ.
  2. Жидкость начнет выкипать, произойдет испарение дистиллированной воды.
  3. Общий уровень электролита понизится.
  4. Долейте новый электролит необходимой плотности.
  5. Сделайте замеры ареометром.
  6. Если показания недостаточны, повторите процедуру, пока плотность не достигнет 1,25 г/см3.

Не спешите выбрасывать аккумулятор, если машина стала плохо заводиться. Попробуйте восстановить АКБ методом повышения плотности электролита. Это займет немного времени, но продлит жизнь батареи на несколько сезонов и сэкономит деньги.

А чтобы продлить жизнь своему акб, соблюдайте простые правила ухода. Читайте.

Как правильно повысить плотность электролита в аккумуляторе

Пониженная или повышенная плотность электролита в аккумуляторе уменьшает эффективность работы батареи и ускоряет ее износ. Поэтому периодически необходимо измерять данный показатель и в случае отклонений от нормы проводить корректировку. Разберем детально, как это правильно сделать.

Содержание

  1. Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов
  2. Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе
  3. Резюме

Чем и как проверять плотность электролита для аккумуляторов

Нормой считается показатель в 1,27 грамма на кубический сантиметр. Измерения проводятся специальным диагностическим инструментом — ареометром. Важно, чтобы он был качественно изготовлен и показывал точные результаты. Хорошим и недорогим прибором является ареометр RedMark в тубе. Его можно использовать для проверки электролита и тосола.


Вот несколько правил, которые следует соблюдать:

  • Измерения нужно проводить при полностью заряженной батарее.
  • Проверять необходимо каждую банку.
  • Температура воздуха должна быть 20–25 градусов тепла.

С учетом последнего пункта может возникнуть вопрос о том, как повысить плотность электролита в аккумуляторе зимой. Если автомобиль стоит не в теплом гараже, придется снять батарею и занести ее домой. Полностью зарядить и только потом проверить каждую банку.

Как повысить плотность электролита в автомобильном аккумуляторе

Прежде чем приступить к работе, подготавливаем все необходимое. Важно помнить, что данная жидкость представляет собой соединение, опасное для человека. Его попадание на открытые участки кожи может вызвать сильные химические ожоги. Поэтому работать необходимо в защитных резиновых перчатках. Кроме того, потребуются:

  • ареометр;
  • стеклянная емкость;
  • корректирующий электролит;
  • дистиллированная вода.


Суть работы заключается в том, чтобы откачать часть жидкости из аккумуляторной батареи и заместить ее корректирующим электролитом. Для откачки можно использовать ареометр. Набираем в него жидкость из батарейных банок и сливаем ее в заранее подготовленную емкость.

При откачивании важно помнить о том, что нельзя оголять аккумуляторные пластины. Необходимо, чтобы они все время были покрыты жидкостью.

Многие автовладельцы задаются вопросом, какой корректирующий электролит для аккумуляторов купить? Хорошим вариантом является «ДРЕКО», имеющий плотность 1,3 г/см3. С его помощью приводим показатели каждой банки в норму.

Вы спросите, а что будет, если переборщить? Параметры 1,28–1,29 г/см3 — это уже повышенная плотность электролита, которую в новом аккумуляторе нужно обязательно снизить. Просто добавляем дистиллированную воду. Использовать обычную, из-под крана, нельзя.

Резюме

Быстрый разряд и слабый пусковой ток далеко не всегда говорят о том, что батарею пора менять. Возможно, что причина неэффективной работы кроется именно в понизившейся плотности. Чтобы решить проблему, достаточно купить электролит для аккумуляторов, имеющий повышенную концентрацию, и с его помощью довести показатели до нормы.


Как повысить плотность электролита: три главных метода

Плотность – важнейшая характеристика электролита. От ее нахождения в пределах нормы напрямую зависит работоспособность аккумулятора. В прошлой статье мы узнали, в чем главная причина падения уровня плотности, а сейчас поговорим о том, как же все-таки решить эту проблему.

Корректирующая жидкость

Этот метод актуален лишь для обслуживаемых аккумуляторов. В случае необслуживаемых АКБ у водителя нет доступа к внутренней части батареи, поэтому придется искать обходные пути.

Если плотность электролита еще не дошла до критического уровня, ситуацию можно исправить с помощью добавления корректирующего электролита. Этот раствор отличается увеличенной концентрацией основного компонента – серной кислоты. Вам необходимо извлечь из банок излишек электролита с недостаточной плотностью и залить вместо него корректирующий раствор. Сделать это можно с помощью обычной груши, постоянно контролируя плотность электролита ареометром.

Зарядное устройство

Этот способ подойдет для всех видов аккумуляторов. Подключив прибор к АКБ (не забывая о полярности), подключите ваше устройство к сети. Для плавного повышения значения плотности можно выбрать силу тока в 10% от емкости аккумулятора.

Полная замена электролита

Если значение плотности опустилось до критического уровня, то первые два способа не сработают. В этом случае следует полностью заменить электролит, предварительно откачав всю старую жидкость из банок.

Магазин «Центр-АКБ» – одно из лучших мест, где можно купить аккумулятор для авто в Нижнем Новгороде. На нашем официальном сайте вы найдете множество полезных статей и полный каталог продукции. А также сможете проконсультироваться со специалистами по вопросам выбора нового аккумулятора. Именно здесь вы найдете автомобильные аккумуляторы Варта, Bosch, Аком, Mutla и многие другие выдающиеся бренды отечественных и зарубежных производителей.

Телефон для связи: +7 (831) 416-13-13

Мы находимся по адресам:

ул. Березовская, д. 96А

ул. Деловая, д. 7к5

проспект Кирова, 12

ул. Русская улица, 5

Как поднять плотность электролита в аккумуляторе?

Многим этот вопрос кажется простым, а ответ очевидным. Слить электролит с низкой плотностью и залить с более высокой. Или слить только часть, а вместо неё добавить концентрированный раствор. Но перед тем как это делать, стоит задуматься, а надо ли? Такой подход требуется в единичных случаях. Есть ещё один более правильный вариант – это поднятие плотности электролита с помощью зарядки. Чаще всего именно так и следует повышать плотность. В этой заметке речь пойдёт о том, как правильно поднять плотность электролита, зарядкой или заменой.

Рассмотрим, что более уместно в той или иной ситуации.

 

Содержание статьи

А какая плотность нормальная?

Как известно, электролит в свинцово-кислотном аккумуляторе является раствором серной кислоты (H2SO4) в воде (используется дистиллированная вода без примесей). В рамках этого материала мы не будет рассказывать о сортах серной кислоты, её плотности и т. п. Если интересно, можете прочитать это в отдельном материале про электролит.



Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора должна быть на отметке 1,27 гр/см3. Обычно в разных банках она лежит в интервале 1,25─1,27 гр/см3. При этом ЭДС на выводах аккумуляторной батареи 12,6─12,9 вольта. В таблице ниже можно посмотреть зависимость плотности, напряжения, степени заряженности и температуры замерзания электролита.
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия
1,1111,78,40-7
1,1211,768,546-8
1,1311,828,6812,56-9
1,1411,888,8419-11
1,1511,94925-13
1,16129,1431-14
1,1712,069,337,5-16
1,1812,129,4644-18
1,1912,189,650-24
1,212,249,7456-27
1,2112,39,962,5-32
1,2212,3610,0669-37
1,2312,4210,275-42
1,2412,4810,3481-46
1,2512,5410,587,5-50
1,2612,610,6694-55
1,2712,6610,8100-60
Плотность электролита, г/см. куб. (+15 гр. Цельсия)Напряжение, В (в отсутствии нагрузки)Напряжение, В (с нагрузкой 100 А)Степень заряда АКБ, %Температура замерзания электролита, гр. Цельсия

Падение плотности ниже 1,15 гр/см3 (ЭДС ниже 12 В) рекомендуется не допускать. Это приводит к необратимым последствиям для аккумулятора. Если автомобиль эксплуатируется в холодном климате, то плотность допускается увеличивать до 1,29─1,3 гр/см3. От себя могу добавить, что в последнее время часто встречаю новые аккумуляторы типа Ca/Ca, у которых электролит в заряженном состоянии (ЭДС > 12,6 В) имеет плотность 1,24─1,25 гр/см3. Об таких фактах можно найти немало отзывов в сети. С чем это связано? Мне кажется, причина может быть только в сульфатации во время хранения.



Вернуться к содержанию
 

А нужно ли поднимать плотность?

Если коротко, то далеко не всех случаях требуется повышение плотности. Точнее не требуется её повышение неестественными способами. Чтобы пояснить мысль, нужно обратиться к процессам, происходящим в свинцово-кислотной электрохимической системе.

Аккумуляторная батарея состоит из наборов положительных и отрицательных электродов, погруженных в раствор серной кислоты. Чтобы исключить замыкание, электроды помещены в изолирующие конверт-сепараторы. Электрод состоит из решётки и обмазки.

Решётки изготавливаются по различным технологиям из разных сплавов и это тема отдельного разговора. А в качестве обмазки на отрицательных электродах присутствует порошкообразный свинец (Pb), а на положительных – паста диоксида свинца (PbO2). Последний имеет красно-коричневый цвет.



В процессе разряда АКБ на электродах протекают следующие реакции при непосредственном участии электролита.

Положительный электрод (анод)

PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e => PbSO4 + 2H2O

Отрицательный электрод (катод)

Pb + SO42- — 2e => PbSO4

Общая реакция в электрохимической системе описывается уравнением

Pb + 2H2SO4 + PbO2 => 2PbSO4 + 2H2O

Как видите, в процессе разряда серная кислота из электролита взаимодействует как с диоксидом свинца на аноде и металлическим свинцом на катоде с образованием сульфата свинца (PbSO4) и воды (H2O). Ток течёт от анода к катоду. В результате реакции постепенно падает плотность электролита. Обычно нижний предел 1,1─1,15 гр/см3. К этому моменту поры обмазки забиваются сульфатом свинца и реакция сходит на нет. Напряжение на выводах к этому моменту падает до 12 вольт и ниже.



При заряде указанные реакции идут в обратном направлении. То есть, сульфат свинца растворяется с расходом воды и образованием Pb, PbO2 и серной кислоты. Концентрация электролита растёт и плотность увеличивается.

К чему все это было сказано? Дело в том, что плотность электролита должна повышаться «естественным путём» в результате зарядки. Если к моменту окончания заряда плотность не достигла 1,27 гр/см3, то причина проблемы не электролит, а система в целом. Конечно, это условии, что зарядное устройство (ЗУ) работает исправно и плотность вы измеряете исправным ареометром.

Итак, в чём причина пониженной плотности к моменту окончания заряда? Это процесс сульфатации, подробнее о котором можно прочитать здесь. Постепенно в процессе эксплуатации часть PbSO4 не растворяется до конца во время зарядки и накапливается на активной массе электродов. Это значит (см. реакции выше), что процессы при зарядке прошли не до конца. Поскольку растворился не весь сульфат свинца, то восстановилась не вся серная кислота и осталось больше воды. Результат – концентрация электролита меньше, как и его плотность.



Отсюда вывод. Чтобы поднять плотность электролита в аккумуляторе, нужно в первую очередь заниматься десульфатацией и максимально полной зарядкой АКБ. Если пониженная плотность вызвана сульфатацией, то не следует повышать её увеличением концентрации электролита. Это только усугубит ситуацию.

Даже если плотность ниже 1,27 гр/см3, все вещества остаются в электрохимической системе. Если вы искусственно увеличиваете плотность электролита, то равновесие нарушается и концентрация PbSO4 будет ещё больше. При разряде из электролита выделится сульфат свинца, который уже точно не растворится при заряде, поскольку теперь он в избытке. А плотность по окончании заряда снова будет ниже нормы. И так далее.



Что делать? Никому не навязываю своё мнение, но, мне кажется замена электролита (или изменение его плотности «вручную») для увеличения плотности уместна в следующих случаях.
  • Перелили воды или она попала туда в результате ЧП. В результате этого снизилась плотность.
  • Нужно повысить плотность электролита для использования в холодном климате.

Я менял электролит в АКБ только один раз из-за непредвиденной ситуации. Заряжал его как-то даче рядом с домом под открытым небом. Зарядил, отключил, но пробки закрывать не стал, чтобы газы вышли он отстоялся немного. Занялся другими делами и забыл про него. Пошёл ливень и все залило с верхом. Пришлось выбирать оттуда старый и заливать новый покупной электролит с нормальной плотностью. Если же просто упала плотность в результате эксплуатации, это не повод увеличивать его концентрацию.



Вернуться к содержанию
 

Как повысить плотность электролита в Pb аккумуляторе?

Итак, вы всё же решили поднять плотность раствора в аккумуляторной батарее. Как это сделать? Вам потребуется электролит (продаётся в автомобильных магазинах с плотностью 1,27─1,29 гр/см3), ёмкость для откачиваемого электролита, резиновая «груша», длинная гибкая трубка из материала стойкого к серной кислоте, пластиковая воронка (удобно заливать электролит обратно в банки), зарядное устройство.


Внимание! Электролит является едким веществом! При попадании на кожу и слизистые вызывает сильный химический ожог! Поэтому при работе обязательно используйте очки для защиты глаз, а также резиновые перчатки для защиты рук. Если будете разводить концентрированную кислоту, помните, что нужно наливать кислоту в воду, а не наоборот. При падании электролита на кожу или слизистые нужно обратиться в больницу.

Процесс выглядит примерно так.

  • Зарядили аккумулятор по максимуму.
  • Выбрали старый электролит. Именно так, выбрали, откачали и т. п. С помощью гибкой трубки из материала, стойкого к кислоте и обычной резиновой «груши». Не допускается переворачивать АКБ для слива. В этом случае осыпавшиеся частицы со дна могут замкнуть пластины. Или электроды деформируются, порвут сепаратор и будет замыкание. В случае замыкания банки аккумулятор можно смело идти сдавать в приёмку.
  • Затем заливаете покупной или самостоятельно приготовленный электролит с плотностью 1,27─1,29 гр/см3.
  • Даёте отстояться немного. При необходимости заряжаете.



Это если нужна полная замена электролита, когда он испорчен. Если же нужно увеличить концентрацию, то можно частично отобрать электролит из банок. Я для этого использую колбу от старого ареометра. Поплавок давно разбился, а колбу я оставил и использую вместо «груши».



Затем в банки заливаете такое же по объёму количество раствора более высокой концентрации. Можно использовать аккумуляторную кислоту (92─94%) плотностью 1,835 гр/см3. После этого можно поставить АКБ на зарядку для выравнивания концентрации. Не нужно трясти и бултыхать батарею для перемешивания. Иначе могут быть те же последствия, что и при переворачивании.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка …
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Исправления и дополнения к материалу, а также ваше мнение о повышении плотности электролита в свинцово-кислотном аккумуляторе, оставляйте в комментариях ниже. Голосуйте в опросе и оценивайте статью.
Вернуться к содержанию

Как самостоятельно поднять плотность в аккумуляторе / Сервис Газ Vip

Аккумулятор в автомобиле — это устройство, которое необходимо для запуска транспортного средства и поддержании в работоспособном состоянии систем, зависящих от электричества. Со временем характеристики электролита снижаются, и водитель сталкивается с вопросом, как поднять плотность в аккумуляторе.

Содержание статьи:

  1. Почему падает плотность в аккумуляторе?
  2. Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе?
  3. Как поднять плотность в аккумуляторе самостоятельно?
  4. После зарядки осталась низкая плотность электролита, что делать?
  5. Где установить ГБО в Одессе?

1.

Почему падает плотность в аккумуляторе?

Для нормальной работы батареи не нужно допускать разрядку ниже 50% и соблюдать высокие температуры, которые поддерживаются химическими процессами в электродах и электролитах. При недостатке уровень электролита восполняется дистиллированной водой.

Самыми частыми причинами снижения плотности раствора является:

  • Низкая концентрация раствора при добавлении дистиллятора. С каждым таким добавлением, воды будет больше, а электролита меньше. Это чревато испарениями не только воды, но и электрической жидкости.
  • Во время зарядки жидкость может закипать и выпариваться, из-за чего снижается уровень электролита, но при этом повышается его насыщенность. Ионизация свинца и соответствующих веществ происходит сложно, так как количество действующих молекул уменьшается. В конце концов жидкость теряет присущую ей плотность.
  • Низкий заряд батареи.

Иногда зарядить севший аккумулятор не получается. Это признак того, что состояние электролита изменилось. Не знающие водители часто доливают в АКБ дистиллированную воду в больших объемах. И в этом состоит главная ошибка. Если дистиллята будет слишком много, то электролит выкипит, а плотность упадет.

Также причиной снижения плотности может быть глубокий разряд АКБ и его долгий срок хранения без подзарядки.

2. Какая плотность электролита должна быть в аккумуляторе?

Первое на что обращают внимание при первых же признаках неисправностей, это плотность электролита. Рабочая плотность в стартерных батареях должна быть около 1,24-1,30 г/см³. Ее измеряют специальным прибором под названием ареометр.

Когда аккумулятор разрядился, то плотность электролита снижается, а во время зарядки увеличивается. Именно поэтому плотность замеряют только на полностью заряженной батарее.

Важно! Для повышения плотности электролита можно добавлять серный концентрат. Но делается это предельно осторожно, т.к. при завышенной плотности начинают осыпаться пластины и портится АКБ.

3.

Как поднять плотность в аккумуляторе самостоятельно?

Если вы решили самостоятельно повысить плотность в аккумуляторе, то в первую очередь соблюдайте правила техники безопасности. В составе электролита присутствует действующая серная кислота и при попадании на кожу, она может разъесть ее.

Чтобы повысить плотность электролита в АКБ можно воспользоваться одним из представленных способов:

  • Полностью заменить электролит на новую жидкость с нормальной концентрацией 1 г/куб. см;
  • Залейте кислоту аккумулятора в электролит;
  • Доведите имеющийся раствор до нужной концентрации. Этого достигают путем добавления серной кислоты и дистиллированной воды. Жидкость заливают до необходимой насыщенности.

Чтобы полностью заменить электролит следуют следующему плану:

  • Откачивают имеющийся раствор и освобождают емкость. Это можно сделать с помощью груши.
  • В каждой емкости АКБ проделывают отверстия для полного слива остатков электролита.
  • Банки и емкости удерживают в наклоне и отмывают остатки старого раствора дистиллированной водой.
  • Чистые батареи приводят в герметичное состояние. Для этого понадобится паяльная лампа и кислотная пластмасса. Ими заделывают сделанные ранее отверстия.
  • Емкости наполняют дистиллятором в нужных пропорциях. Количество воды будет зависеть от общего объема емкости и необходимого количества кислоты. Концентрация должна рассчитываться на диапазон 1,25-1,27 г/куб. см.
  • Емкость хорошо закрывают и встряхивают аккумуляторную батарею без сильного наклона.

Запомните! Для начала в банку заливается разбавляющее вещество — дистиллят. Только потом добавляется кислота. Если не соблюдать порядок, жидкости начнет кипеть.

4. После зарядки осталась низкая плотность электролита, что делать?

Если процедура по повышению плотности электролита была проведена грамотно, то срок эксплуатации АКБ должен увеличиться. Но процедура по повышению плотности электролита не всегда приводит к успеху. Например, это может быть связано с осыпанием пластин.

Даже если после проведения процедуры плотность раствора быстро сокращается и после зарядки не поднимается до нужного показателя, то придется задуматься о покупке новой АКБ.

Чтобы восстановить прежнюю плотность батареи нужно добавить в нее свежий раствор электролита. Плотность электролита поднимет более концентрированный раствор и тем самым улучшатся показатели в аккумуляторе.

Для начала измерьте показания плотности проблемных банок ареометром. Если показания равны или меньше 1,20, то батарее нужна подобная процедура. В обслуживаемых аккумуляторах имеются специальные отверстия, через которые можно долить электролит.

  • Нужно откачать часть старого раствора грушей и добавить в него концентрированный электролит, например, плотностью 1,30.
  • Затем перемешивают раствор в аккумуляторе и снова измеряют плотность.
  • Если по-прежнему есть отклонения, то процедуру повторяют пока плотность не поднимется до нужного уровня.
  • Если плотность слишком сильно поднялась, то снова откачивают часть электролита, но только теперь добавляют воду.

Также можно из аккумулятора сразу откачать весь электролит, а залить в аккумулятор отдельного подготовленный раствор с нужной плотностью.

Периодическая полная зарядка аккумулятора зарядным устройством поможет сохранить его в полной работоспособности.

5. Где установить ГБО в Одессе?

Установить ГБО в Одессе можно в сервисных центрах Сервис Газ. Мы работаем с европейским оборудованием итальянского и польского производства. Все сотрудники имеют большой опыт работы в сфере установки газобаллонного оборудования.

У нас можно не только установить газ на авто, но и сделать полное техническое обслуживание газовых систем, провести ремонт, настройку и замену запчастей, которые уже выходят из строя.

Приезжайте к нам вовремя, чтобы ваше транспортное средство всегда было на ходу.

Рекомендуем посмотреть видео:

 24.11.2020

 (477 просмотров)

Как поднять плотность аккумулятора автомобиля?

Вернуться в раздел Познавательный блог

Работоспособность аккумуляторной батареи в автомобиле должна всегда находиться на высшем уровне. Это может подтвердить каждый, кто в мороз столкнулся с проблемой запуска двигателя. Именно аккумуляторная батарея, а вернее её состояние играет решающую роль. Но, к сожалению, на любом автомобиле может произойти ситуация, когда двигатель еле-еле проворачивается, а панель приборов светит тусклым светом. Причина кроется в разряженном аккумуляторе.

Чтобы ответить на вопрос о причине разрядки аккумулятора, стоит задуматься, как давно производилась зарядка? Если недавно, то почему батарея не держит заряд? Бывает и так, что источник питания заряжает, а батарея всё равно не заряжается. Вышеописанные симптомы указывают на слишком низкую плотность электролита. Она отражает долю или количество серной кислоты, которая входит в состав раствора-реагента и должна примерно быть равной 1,27 г/см3. Возможны отклонения на одну-две сотых величины. Но при плотности ниже 0,25 аккумулятор не сможет запустить двигатель. Однако выносить приговор батарее ещё очень рано. Существует несколько способов приведения плотности к нормальным показателям и все они считаются действенными.

Вариант с добавлением дистиллированной воды не рассматривается, так как он применим при снижении уровня электролита, если точно известно, что не хватает именно воды, и утверждение, что кислота не выкипает – неверно. Небольшие отклонения плотности возможно скорректировать, не сливая полностью раствор, но некоторую его часть придётся откачивать спринцовкой. Нужно приобрести готовый электролит нормальной плотности и в каждой банке менять порцию старого электролита на новую. Постепенно плотность подойдёт к нормальному значению.

Если показатель содержания кислоты даже ниже 1,18, то вышеописанная процедура будет длиться долго, поэтому желательно прибегнуть к кардинальному методу – замене электролита. Его можно приготовить самостоятельно, имея под рукой ёмкости и ареометр – специальное устройство для измерения плотности. Удаляется старый электролит из корпуса батареи спринцовкой или через самостоятельно просверленные отверстия снизу. Впоследствии эти отверстия необходимо запаять.

Ещё один способ повысить долю кислоты в растворе – зарядка аккумулятора небольшим током. Дистиллированная вода начнёт постепенно выкипать. Таким образом, составляющая доля серной кислоты будет увеличиваться. Важно не забывать проверять уровень электролита при подобной процедуре. Как видно из примеров даже новичок может реанимировать аккумулятор. Вероятность же положительного исхода зависит от общего состояния АКБ.

Как повысить плотность электролита в аккумуляторе в домашних условиях?

Электролит — это аккумуляторная жидкость, состоящая в идеальной концентрации из 35 процентов серной кислоты и 65% дистиллированной воды. На нашем портале vodi.su мы уже приводили таблицу, в которой указана оптимальная плотность электролита в АКБ. Если вы покупали стартерную батарею в магазине, продавец-консультант обязан был измерить плотность электролита, а также проверить АКБ под нагрузкой. Именно таким образом можно выявить заводской брак.

Плотность электролита может изменяться в небольших пределах. Однако если вы ее измеряете ареометром при температуре воздуха 20–25 градусов и при полной зарядке АКБ, она должна составлять 1,27–1,28 г/см. куб. Но по разным причинам плотность может понижаться.

Почему это происходит:

  • концентрация серной кислоты не соответствует установленным требованиям из-за регулярной доливки дистиллированной воды;
  • разряд батареи;
  • частые подзарядки, приводящие к закипанию электролита, испарению воды и части кислоты;
  • выплескивание электролита и его утечка из-за механических повреждений корпуса аккумуляторной батареи.

Отметим, что при закипании электролита испаряется в основном вода. Температура кипения серной кислоты превышает 300 градусов. Даже если АКБ полностью заряжена, плотность электролита в разных банках может немного отличаться из-за разной концентрации. По этой причине не рекомендуется доливать электролит, а лишь воду в равных дозах в каждую банку.

Как поднять плотность электролита?

Производители аккумуляторных батарей рекомендуют регулярно проводить замеры плотности хотя бы два раза в год во время сезонного обслуживания автомобилей. Если особых нареканий на работу АКБ нет, при падении плотности его достаточно подзарядить. О зарядке мы также ранее писали на нашем портале vodi.su. Если же уровень жидкости в банках понизился, нужно долить немного воды, чтобы она на 15–20 миллиметров покрывала пластины. При таком подходе кислота перемешается с водой в процессе работы двигателя.

Плотность электролита зависит от двух параметров:

  • температура окружающего воздуха;
  • концентрация серной кислоты.

Казалось бы, если плотность упала, нужно попросту добавить серной кислоты или готового электролита. Но это заблуждение, поскольку более высокая концентрация кислоты приводит к быстрой сульфатации пластин и их осыпанию. Соответственно, аккумулятор будет стремительно терять заряд, а все последующие подзарядки только приблизят его «кончину». Более того, если аккумулятор длительно эксплуатируется с пониженной плотностью, что говорит о снижении доли серной кислоты, это тоже дорога к его скорейшему выходу из строя.

Таким образом, если вы столкнулись с тем, что плотность электролита упала, предпринимать необходимо следующие шаги:

  1. Попытаться узнать причину изменения данного параметра — возможно, плотность (а с нею и уровень заряда) падали из-за того, что вы забыли на ночь выключить фары или имеются утечки тока;
  2. Зарядить полностью АКБ до указанных производителем значений и вновь измерить плотность;
  3. Внимательно проинспектировать корпус батареи на предмет наличия механических повреждений и отверстий.

У аккумуляторщиков есть свои секреты, как довести плотность до оптимальных показателей. Для этого они ставят АКБ на зарядку на срок от 12 часов до трех суток и заряжают слабыми токами не более 0,5 от емкости батареи. При этом замеряют плотность через равные временные промежутки. В идеале, если нет каких-то дефектов в виде отслоения пластин и осыпания активной массы свинца, заряженная батарея будет нормально работать длительное время. Естественно, нужно будет обязательно провести диагностику электрической цепи для выявления утечек тока.

Радикальный способ повысить плотность электролита в АКБ

Если плотность упала из-за того, что произошла утечка электролитического раствора, придется выравнивать его концентрацию во всех банках старым методом — путем слива старой жидкости и заливки новой. Отметим, что иногда к этому методу прибегают и в случае полной отработки ресурса и падения плотности до 1 грамма на см. куб.

Выполняется данная операция по следующему алгоритму:

  • производим демонтаж аккумулятора и относим его в хорошо проветриваемое помещение с температурой воздуха не ниже 15 градусов;
  • используя грушу, откачиваем электролитическую жидкость из каждой банки;
  • полностью выкачать электролит грушей не получится, поэтому АКБ кладут набок и сверлят отверстия в днище каждой из банок и сливают остатки жидкости;
  • промывают внутреннюю часть батареи дистиллированной водой.

Просверленные отверстия запаивают паяльником или заклеивают специальным клеящим составом на основе пластика. Далее приступают к приготовлению электролита. Можно купить готовый корректирующий состав, либо заливать по отдельности сначала дистиллят, а затем кислоту (концентрированный раствор).

Обратите внимание — порядок заливки должен быть именно такой: сначала льют воду, затем кислоту. Если его нарушить, начнется химическая реакция и электролит закипит.

Напоминаем, что данная процедура будет уместна лишь в том случае, если вы точно знаете, что произошла утечка электролита или он полностью выработал свой ресурс, а АКБ не держит заряд. Но она не поможет, если произошла сульфатация.

Дальнейшие действия:

  • встряхнуть немного батарею для размешивания;
  • когда состав немного осядет, замеряют ареометром плотность — если она в пределах до 1,25 и нет разницы по банкам (не более 0,1 г/см. куб), то можно поставить АКБ на недолгую зарядку на два-три часа, либо сразу ставить на машину и проехать какое-то расстояние;
  • если же разница между банками больше 0,1, проводят корректирующую зарядку.

Для проведения подобных манипуляций необходимо располагать зарядными устройствами и дополнительными инструментами. Кроме того, работа с кислотой опасна сама по себе: должна быть хорошая вентиляция, требуются защитные очки и перчатки. Поэтому, если у вас нет опыта, времени или желания вникать в эти технические подробности, лучше обратиться к профессионалам в автосервисный центр.

Загрузка…

Поделиться в социальных сетях

Илон Маск: к ​​2024 году плотность энергии батареи вырастет на 50%

(Фото Дарио на Unsplash)

У Tesla в прошлом месяце были хорошие новости после того, как Panasonic удалось улучшить плотность энергии своих 2170 литий-ионных элементов. Это привело к увеличению дальности полета как для Model 3, так и для Model Y. Однако через четыре года ожидается, что этот прирост будет на 50 процентов выше.

Как сообщает Reuters, Маск намекнул на 50-процентное улучшение плотности энергии в своем твите в понедельник.Он отвечал на твит Сэма Коруса, аналитика ARK Investment Management LLC, который спросил, почему Маск был взволнован электрическим реактивным двигателем, хотя электрический полет требует удельной плотности энергии 400 Вт · ч / кг. Маск ответил, заявив: «400 Втч / кг с длительным сроком службы , произведенных в больших количествах (не только в лаборатории), недалеко. Вероятно, от 3 до 4 лет».

Твитнуть

Если он прав, то мы увидим, что в 2024 году появятся аккумуляторы на 400 Втч, что откроет потенциал для электрических реактивных двигателей, но также значительно улучшит дальность действия электромобилей Tesla.Прямо сейчас Teslas использует батареи на 260 Втч и имеет запас хода от 330 до 400 миль. К 2024 году это улучшение плотности предполагает, что у них будет запас хода в 500-600 миль, и это без учета дальнейшей оптимизации работы электромобилей или какого-либо снижения веса.

Рекомендовано нашими редакторами

Tesla собирается провести День батареи 22 сентября, и тогда мы должны услышать больше о том, как компания и ее партнеры по батареям, включая Panasonic и Contemporary Amperex Technology Ltd (CATL), намерены улучшить производительность батареи в следующие несколько дней. годы.Еще в июне CATL заявила, что у нее есть аккумулятор для электромобиля, рассчитанный на пробег более миллиона миль, «готовый к производству». Panasonic также надеется улучшить свою батарею 2170 в течение следующих пяти лет и увеличить плотность еще на 20 процентов.

Этот информационный бюллетень может содержать рекламу, предложения или партнерские ссылки. Подписка на информационный бюллетень означает ваше согласие с нашими Условиями использования и Политикой конфиденциальности. Вы можете отказаться от подписки на информационные бюллетени в любое время.

Хотите революционизировать энергию? Улучшить аккумулятор | Наука

Батарейки везде.Они находятся в наших телефонах, самолетах, автомобилях с бензиновым двигателем и даже — в случае людей с кардиостимуляторами или другими имплантированными медицинскими устройствами — в наших телах.

Однако аккумуляторы, которые действительно будут иметь значение в будущем, — это не те, которые помогут вам играть в Angry Birds на телефоне 12 часов подряд или заводить автомобиль холодным зимним утром. Батареи, способные изменить мировую энергетическую перспективу, будут питать электромобили и обеспечивать хранилище для энергосистемы.

«Если бы вы могли взмахнуть волшебной палочкой и решить мировые энергетические проблемы, вам нужно было бы изменить только одно: батареи», — говорит Ральф Идс, вице-председатель инвестиционно-банковской фирмы Jeffries LLC, инвестирующей в новые энергетические технологии.

Проблема с энергией не в том, что нам ее не хватает; Новые технологии, такие как горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта, или «гидроразрыв пласта», недавно открыли доступ к объемам ископаемого топлива, которые невозможно представить себе всего десять лет назад.Проблема в том, что наша зависимость от этих ископаемых видов топлива для получения большей части нашей энергии крайне вредна для здоровья, вызывая миллионы преждевременных смертей ежегодно и изменяя климат как радикальными, так и непредсказуемыми способами.

Но ископаемое топливо не является популярным источником энергии только потому, что его так много. Они популярны, потому что могут хранить много энергии в небольшом пространстве. Батареи также накапливают энергию, но при сравнении фунта за фунт они просто не могут конкурировать.Проще всего продемонстрировать эту разницу в автомобиле:

.

Аккумулятор в гибридной Toyota Prius имеет около 225 ватт-часов энергии на фунт. Это плотность энергии автомобильного аккумулятора — количество энергии, которое может храниться на единицу объема или веса. Бензин в этом Prius содержит 6000 ватт-часов на фунт. Разница в плотности энергии между жидким нефтяным топливом и даже самыми передовыми аккумуляторами создает сценарий, в котором Chevrolet Suburban массой 7200 фунтов может проехать 650 миль на баке с бензином, а полностью электрический Nissan Leaf, который весит вдвое меньше. , имеет радиус действия всего около 100 миль.

И хотя около 80 процентов автомобильных поездок американцев составляют менее 40 миль, исследования потребителей показали, что водители страдают от «беспокойства по поводу дальности». Им нужны машины, которые могут совершать длительные поездки, а также ездить на работу и выполнять поручения по городу.

Плотность энергии остается на уровне bête noire батарей в течение 100 лет. Всякий раз, когда появляется новая технология или конструкция, повышающая удельную энергию, страдает другой важный аспект производительности батареи — например, стабильность при высокой температуре или количество раз, когда она может быть разряжена и перезаряжена.И когда один из этих аспектов улучшается, страдает плотность энергии.

Литий-железо-фосфатная технология — хороший тому пример. Эти аккумуляторы от китайского производителя BYD широко используются как в электрических, так и в гибридных транспортных средствах на юге Китая. Они заряжаются быстрее, чем литий-ионные батареи, которые распространены в других электромобилях, таких как Leaf, но они менее энергоемкие.

Еще одним важным аспектом в конструкции батарей является то, сколько раз батареи можно заряжать и разряжать без потери их способности накапливать энергию.Никель-металлогидридные или NiMH аккумуляторы, которые уже более десяти лет являются «рабочей лошадкой» для гибридных автомобилей, включая гибрид Prius и Ford Escape, преуспевают в этой категории. Тед Дж. Миллер, который работает над передовыми аккумуляторными технологиями для Ford Motor Company, говорит, что Ford вытащил аккумуляторы из гибридов Escape, используемых на 260000 миль службы такси в Сан-Франциско, и обнаружил, что у них все еще есть 85 процентов их первоначальной мощности . Такая долговечность является преимуществом, но для чисто электрических транспортных средств никель-металл-гидридные батареи намного тяжелее при том же количестве энергии, которое хранит литий-ионная батарея; дополнительный вес снижает запас хода автомобиля.Никель-металл-гидридные батареи также токсичны, поэтому не выбрасывайте их в мусорное ведро, когда у них заканчивается сок — их нужно утилизировать. А поскольку в будущем никель может оказаться более дефицитным, чем литий, эти батареи могут стать более дорогими.

Литий-ионные полимерные батареи

имеют немного более высокую плотность энергии, чем обычные литий-ионные версии — прототип автомобиля Audi прошел 372 мили на одной зарядке — но их нельзя заряжать и разряжать столько раз, поэтому у них меньший срок службы.

Стоит помнить, что, несмотря на эти ограничения, аккумуляторы, предназначенные для питания автомобилей, прошли долгий путь за относительно короткий период времени — всего 40 лет назад аккумулятор с плотностью энергии менее половины тех, что используются в современных гибридах и электромобилях. считалось экзотической мечтой — и они обязательно улучшатся.«Мы видим четкий путь к удвоению емкости аккумуляторов», — говорит Миллер из Ford. «Это без кардинального изменения технологии, но улучшения процесса, чтобы у нас были высококачественные автомобильные аккумуляторы с таким же энергосодержанием, как сегодня в портативных устройствах».

Такой аккумулятор для полностью электрических транспортных средств изменит транспорт, сделав его более безопасным для климата. На транспорт приходится около 27 процентов выбросов парниковых газов в США и около 14 процентов мировых выбросов.Девяносто пять процентов легковых автомобилей в США работают на бензине. Если бы эти легковые и грузовые автомобили можно было заменить электромобилями, это значительно уменьшило бы загрязнение, даже если электричество по-прежнему будет поступать в основном из угля, как выяснило министерство энергетики. Это связано с тем, что двигатели внутреннего сгорания настолько неэффективны, что они теряют до 80 процентов энергии своего топлива на тепло, в то время как электродвигатели тратят почти всю свою энергию на движение транспортного средства.

Батареи также могут сыграть роль в изменении источника нашей электроэнергии, сохраняя энергию, произведенную из возобновляемых источников, таких как ветер и солнце.Поскольку коммунальные предприятия увеличили процент электроэнергии, производимой из этих источников, руководящим принципом было то, что электростанции, работающие на природном газе, были бы необходимы для удовлетворения спроса, когда ветряные турбины и фотоэлектрические элементы не производят. Если бы избыточная возобновляемая энергия, производимая при низком спросе, могла быть передана в батарею, сохранена без значительных потерь и быстро истощена при повышении спроса — и если бы система была достаточно дешевой — это устранило бы потребность в возобновляемых источниках энергии как для угольных электростанций. заменить, и газовые установки, которые считаются необходимыми для использования энергии ветра и солнца.

«Батареи большого объема, способные сдвигать энергию во времени, меняют правила игры», — говорит Питер Ротштейн, президент Совета по чистой энергии Новой Англии.

Батареи, которые накапливают энергию для сети, имеют другие требования, чем те, которые используются в автомобилях, потому что для транспортных средств требуются относительно компактные батареи, которые могут передавать свою энергию почти мгновенно. Таким образом, технологии, которые не подходят для питания электромобилей, могут отлично хранить энергию для сети.

Литий-воздушные батареи

— относительно новая технология, которая вызвала большой интерес, — могут иметь большую плотность энергии, чем существующие литиевые батареи, но они обеспечивают гораздо меньше энергии, необходимой для разгона автомобиля, — говорит Миллер из Ford. «Если вам требуется мощность 120 киловатт, при использовании литий-воздушной батареи вам может потребоваться от 80 до 100 киловатт-часов энергии батареи, чтобы удовлетворить это требование», — объясняет Миллер. «Это очень громоздкая, очень большая батарея». Это не будет хорошо работать в автомобиле — для сравнения, Ford Focus EV потребляет чуть более 100 киловатт энергии с батареей на 23 киловатт-часа — но это может быть, когда он находится рядом с ветряной электростанцией.

Ванадиевые проточные батареи, еще одна многообещающая разработка, также обладают высокой плотностью энергии и малым временем разряда, что делает их идеальными для хранения. Это приложение, которое им предлагает Рон Макдональд, генеральный директор American Vanadium. «Есть много хороших вариантов хранения, но у каждого есть проблема», — признает Макдональд. «Наша проблема всегда заключалась в первоначальных затратах, потому что мы дороже». Однако батарея с потоком ванадия может прослужить 20 лет, «поэтому мы уступаем большинству других, если смотреть на стоимость в течение срока службы батареи», — говорит он.

Но развитие так называемой «интеллектуальной» сети, в которой будут использоваться передовые алгоритмы и коммуникационные технологии для быстрого реагирования на приливы и отливы энергоснабжения и потребительского спроса, и распределенное хранилище, возможно, сделали более энергоемкие батареи менее востребованными. чем думали эксперты в прошлом. Имея десятки тысяч небольших батарей в автомобилях, на светофорах и в других местах по всему городу, электроэнергетическая компания теоретически может потреблять энергию от этих батарей во время высокого спроса и возвращать энергию потребителям через несколько часов.

Коммунальные предприятия также могут пытаться изменить то, когда и как люди используют энергию, взимая непомерную плату за покупку электроэнергии сверх определенного уровня в периоды высокого спроса. Потребители не будут поощрять чрезмерную нагрузку на систему, например, при эксплуатации крупной бытовой техники или зарядке электромобиля в это время. Подобно батареям, такая практика сгладит кривую потребностей в производстве электроэнергии, возложенных на коммунальное предприятие.

«Реагирование на спрос будет играть такую ​​же важную роль, как и хранение», — говорит Рэнди Ховард, директор по планированию и развитию энергосистем Департамента водоснабжения и энергетики Лос-Анджелеса.

Тем не менее, Ховард хотел бы, чтобы батарея принесла коммунальным предприятиям такой же прогресс, который наблюдали производители нефти и газа. «Мы все надеемся, что в какой-то момент произойдет технологический скачок в производстве аккумуляторов, но этого еще не произошло», — говорит Ховард. «Мы ищем наш гидроразрыв в мире аккумуляторов».

Как мы доберемся до следующего большого прорыва в области аккумуляторных батарей — Quartz

Вы читаете эксклюзивную статью Quartz, доступную для всех читателей в течение ограниченного времени.Чтобы разблокировать доступ ко всем Quartz, станьте участником.

Электрические самолеты могут быть будущим авиации. Теоретически они будут намного тише, дешевле и чище, чем те самолеты, которые есть у нас сегодня. Электрические самолеты с дальностью полета 1000 км (620 миль) на одной зарядке могут использоваться сегодня для половины всех рейсов коммерческих самолетов, сокращая глобальные выбросы углерода в авиации примерно на 15%.

То же самое и с электромобилями. Электромобиль — это не просто более чистая версия своего кузена, извергающего загрязнение.По сути, это лучший автомобиль: его электродвигатель мало шумит и молниеносно реагирует на решения водителя. Зарядка электромобиля обходится намного дешевле, чем оплата эквивалентного количества бензина. Электромобили могут быть построены с небольшим количеством движущихся частей, что удешевляет их обслуживание.

Так почему же электромобили уже не повсюду? Это связано с тем, что батареи дороги, поэтому первоначальная стоимость электромобиля намного выше, чем у аналогичной модели с бензиновым двигателем.И если вы не водите много, экономия на бензине не всегда компенсирует более высокие первоначальные затраты. Короче говоря, электромобили по-прежнему не экономичны.

Точно так же современные батареи не обладают достаточной энергией по весу или объему для питания пассажирских самолетов. Нам все еще нужны фундаментальные прорывы в аккумуляторных технологиях, прежде чем это станет реальностью.

Портативные устройства с батарейным питанием изменили нашу жизнь. Но есть еще много вещей, которые могут вывести из строя батареи, если бы только более безопасные, более мощные и энергоемкие батареи могли быть сделаны дешево.Никакой закон физики не исключает их существования.

И все же, несмотря на более чем два столетия тщательного изучения с момента изобретения первой батареи в 1799 году, ученые до сих пор не до конца понимают многие основы того, что именно происходит внутри этих устройств. Что мы действительно знаем, так это то, что, по сути, есть три проблемы, которые необходимо решить, чтобы батареи снова действительно изменили нашу жизнь: мощность, энергия и безопасность.

Не существует универсальной литий-ионной батареи

Каждая батарея имеет два электрода: катод и анод.Большинство анодов литий-ионных батарей изготовлено из графита, но катоды изготавливаются из различных материалов, в зависимости от того, для чего будет использоваться батарея. Ниже вы можете увидеть, как различные материалы катода меняют работу типов батарей по шести параметрам.

Проблема питания

В просторечии люди используют термины «энергия» и «мощность» как синонимы, но при разговоре об аккумуляторах важно различать их. Мощность — это скорость, с которой может высвобождаться энергия.

Батарея, достаточно сильная, чтобы запустить и удерживать в воздухе коммерческий самолет на расстояние 1000 км, требует большого количества энергии, чтобы высвободиться за очень короткое время, особенно во время взлета. Так что дело не только в накоплении большого количества энергии, но и в способности очень быстро извлекать эту энергию.

Решение проблемы энергоснабжения требует от нас заглянуть в черный ящик коммерческих аккумуляторов. Будет немного занудно, но терпи меня. Новые аккумуляторные технологии часто преувеличиваются, потому что большинство людей не уделяют должного внимания деталям.

Самая современная химия батарей, которая у нас есть в настоящее время, — это литий-ионные. Большинство экспертов сходятся во мнении, что никакая другая химия не сможет подорвать ионно-литиевый сплав еще по крайней мере еще десять или более лет. Литий-ионный аккумулятор имеет два электрода (катод и анод) с сепаратором (материал, который проводит ионы, но не электроны, предназначен для предотвращения короткого замыкания) в середине и электролит (обычно жидкий) для обеспечения обратного потока ионов лития и вперед между электродами. Когда батарея заряжается, ионы перемещаются от катода к аноду; когда батарея питает что-то, ионы движутся в противоположном направлении.

Представьте себе две буханки нарезанного хлеба. Каждая буханка — это электрод: левый — катод, а правый — анод. Предположим, что катод состоит из кусочков никеля, марганца и кобальта (NMC) — одного из лучших в своем классе — и что анод состоит из графита, который по сути представляет собой слоистые листы или кусочки атомов углерода. .

В разряженном состоянии, то есть после того, как энергия была истощена, в буханке NMC между каждым ломтиком находятся ионы лития. Когда батарея заряжается, каждый ион лития извлекается из промежутков между пластинами и вынужден проходить через жидкий электролит.Сепаратор действует как контрольно-пропускной пункт, гарантирующий, что только ионы лития проходят через графитовую буханку. При полной зарядке в катодной буханке батареи не останется ионов лития; все они будут аккуратно зажаты между ломтиками графитового хлеба. По мере того, как энергия батареи расходуется, ионы лития возвращаются к катоду, пока на аноде не останется ни одного. Вот тогда аккумулятор нужно зарядить снова.

Емкость аккумулятора в основном определяется скоростью этого процесса.Но не так-то просто увеличить скорость. Слишком быстрое извлечение ионов лития из катодной буханки может привести к появлению дефектов на ломтиках и, в конечном итоге, к их разрушению. Это одна из причин, почему чем дольше мы пользуемся смартфоном, ноутбуком или электромобилем, тем хуже время автономной работы. Каждая зарядка и разрядка заставляют буханку немного ослабевать.

Над решением проблемы работают разные компании. Одна из идей — заменить слоистые электроды чем-то более прочным.Например, 100-летняя швейцарская компания по производству аккумуляторов Leclanché работает над технологией, в которой используется фосфат лития-железа (LFP), имеющий структуру «оливина», в качестве катода, и оксид титаната лития (LTO), который имеет Структура «шпинель», как анод. Эти структуры лучше справляются с потоком ионов лития в материал и из него.

В настоящее время Leclanché использует свои аккумуляторные элементы в автономных складских вилочных погрузчиках, которые можно полностью зарядить за девять минут. Для сравнения: лучший нагнетатель Tesla может зарядить автомобильный аккумулятор Tesla примерно до 50% за 10 минут.Leclanché также внедряет свои батареи в Великобритании для быстрой зарядки электромобилей. Эти батареи находятся на зарядной станции, медленно потребляя небольшое количество энергии в течение длительного периода времени из сети, пока они не будут полностью заряжены. Затем, когда автомобиль пристыковывается, аккумуляторы док-станции быстро заряжают аккумулятор автомобиля. Когда машина уезжает, аккумулятор станции снова начинает заряжаться.

Такие попытки, как шоу Лекланше, можно изменить с химическим составом батарей, чтобы увеличить их мощность. Тем не менее, никто еще не построил батарею, достаточно мощную, чтобы быстро доставить энергию, необходимую коммерческому самолету для преодоления гравитации.Стартапы стремятся строить самолеты меньшего размера (вмещающие до 12 человек), которые могли бы летать на относительно менее энергоемких батареях, или электрические гибридные самолеты, где реактивное топливо выполняет тяжелую работу, а батареи — накатом.

Но на самом деле в этой сфере нет ни одной компании, которая могла бы даже приблизиться к коммерциализации. Кроме того, технический скачок, необходимый для полностью электрического коммерческого самолета, вероятно, займет десятилетия, — говорит Венкат Вишванатан, эксперт по аккумуляторным батареям в Университете Карнеги-Меллона.

Reuters / Alister Doyle

Двухместный электрический самолет, сделанный словенской фирмой Pipistrel, стоит у ангара в аэропорту Осло, Норвегия.

Энергетическая проблема

Tesla Model 3, самая доступная модель компании, стоит от 35 000 долларов. Он работает от батареи на 50 кВтч, что стоит примерно 8750 долларов, или 25% от общей стоимости автомобиля.

Это все еще удивительно доступно по сравнению с тем, что было не так давно. По данным Bloomberg New Energy Finance, средняя мировая стоимость литий-ионных аккумуляторов в 2018 году составила около 175 долларов за киловатт-час, что ниже почти 1200 долларов за киловатт-час в 2010 году.

Министерство энергетики США подсчитало, что как только стоимость батарей упадет ниже 125 долларов за кВтч, владение и эксплуатация электромобиля будет дешевле, чем газовый автомобиль в большинстве частей мира. Это не означает, что электромобили победят автомобили с бензиновым двигателем во всех нишах и сферах — например, для грузовиков дальнего следования еще нет электрического решения. Но это переломный момент, когда люди начнут отдавать предпочтение электромобилям просто потому, что в большинстве случаев они будут иметь более экономичный смысл.

Один из способов добиться этого — увеличить удельную энергию аккумуляторов — втиснуть в аккумуляторную батарею больше киловатт-часов без снижения ее цены. Теоретически это может сделать специалист по производству аккумуляторов, увеличив удельную энергию катода или анода, либо того и другого.

Самый энергоемкий катод на пути к коммерческой доступности — это NMC 811 (каждая цифра в номере представляет собой соотношение никеля, марганца и кобальта, соответственно, в смеси). Это еще не идеально. Самая большая проблема заключается в том, что он может выдержать только относительно небольшое количество жизненных циклов заряда-разряда, прежде чем он перестанет работать.Но эксперты прогнозируют, что отраслевые исследования и разработки должны решить проблемы NMC 811 в течение следующих пяти лет. Когда это произойдет, батареи, использующие NMC 811, будут иметь более высокую плотность энергии на 10% или более.

Однако увеличение на 10% — это не так уж и много в общей картине.
И хотя ряд инноваций за последние несколько десятилетий поднял плотность энергии катодов еще выше, аноды — это то, где открываются самые большие возможности для плотности энергии.

Графит был и остается доминирующим анодным материалом.Он дешевый, надежный и относительно энергоемкий, особенно по сравнению с современными катодными материалами. Но он довольно слаб, если сравнивать его с другими потенциальными анодными материалами, такими как кремний и литий.

Кремний, например, теоретически намного лучше поглощает ионы лития в виде графита. Вот почему ряд производителей аккумуляторов пытаются добавить кремний вместе с графитом в свои анодные конструкции; Генеральный директор Tesla Илон Маск сказал, что его компания уже делает это в своих литий-ионных батареях.

Большим шагом была бы разработка коммерчески жизнеспособного анода, полностью сделанного из кремния. Но у этого элемента есть черты, которые затрудняют это. Когда графит поглощает ионы лития, его объем не сильно меняется. Однако кремниевый анод по тому же сценарию набухает в четыре раза по сравнению с исходным объемом.

К сожалению, вы не можете просто увеличить корпус, чтобы приспособиться к этому вздутию, потому что расширение разрушает то, что называется «межфазной границей твердого электролита», или SEI, кремниевого анода.

SEI можно рассматривать как своего рода защитный слой, который анод создает для себя, подобно тому, как железо образует ржавчину, также известную как оксид железа, для защиты от элементов: когда вы оставляете кусок недавно кованое железо снаружи, оно медленно вступает в реакцию с кислородом воздуха, образуя ржавчину. Под слоем ржавчины остальная часть железа не постигает та же участь и, таким образом, сохраняет структурную целостность.

В конце первого заряда батареи электрод образует собственный слой «ржавчины» — SEI, отделяющий неэродированную часть электрода от электролита.SEI предотвращает потребление электрода дополнительными химическими реакциями, гарантируя, что ионы лития могут течь как можно более плавно.

Но с кремниевым анодом SEI ломается каждый раз, когда батарея используется для питания чего-либо, и восстанавливается каждый раз, когда батарея заряжается. И во время каждого цикла зарядки расходуется немного кремния. В конце концов, кремний рассеивается до такой степени, что батарея перестает работать.

За последнее десятилетие несколько стартапов Кремниевой долины работали над решением этой проблемы.Например, подход Sila Nano состоит в том, чтобы заключить атомы кремния в наноразмерную оболочку с большим количеством пустого места внутри. Таким образом, SEI формируется снаружи оболочки, и расширение атомов кремния происходит внутри нее, не разрушая SEI после каждого цикла заряда-разряда. Компания, оцениваемая в 350 миллионов долларов, заявляет, что ее технология будет использоваться в устройствах уже в 2020 году.

Enovix, с другой стороны, применяет особую производственную технологию, чтобы подвергать 100% кремний анод огромному физическому давлению, заставляя его поглощать меньше ион лития и, таким образом, ограничивает расширение анода и предотвращает разрушение SEI.У компании есть инвестиции от Intel и Qualcomm, и она также ожидает, что к 2020 году ее батареи будут в устройствах.

Эти компромиссы означают, что кремниевый анод не может достичь своей теоретической высокой плотности энергии. Однако обе компании заявляют, что их аноды работают лучше, чем графитовые. Третьи стороны в настоящее время тестируют аккумуляторы обеих фирм.

Tesla

В 2020 году новый Tesla Roadster должен стать первым электромобилем, который может проехать 1000 км (620 миль) на одной зарядке.

Проблема безопасности

Все молекулярные переделки, направленные на то, чтобы аккумулировать больше энергии в батареях, могут происходить за счет безопасности. С момента своего изобретения литий-ионный аккумулятор вызывает головные боли из-за того, как часто он воспламеняется. Например, в 1990-х годах канадская компания Moli Energy выпустила на рынок литий-металлический аккумулятор для использования в телефонах. Но в реальном мире его батареи начали воспламеняться, и Moli был вынужден отозвать свой заказ и, в конечном итоге, объявить о банкротстве. (Некоторые из его активов были куплены тайваньской компанией, и она до сих пор продает литий-ионные батареи под торговой маркой E-One Moli Energy.) Совсем недавно смартфоны Samsung Galaxy Note 7, которые были сделаны на современных литий-ионных батареях, начали взрываться в карманах людей. В результате отзыв продукции в 2016 году обошелся южнокорейскому гиганту в 5,3 миллиарда долларов.

Современные литий-ионные батареи по-прежнему сопряжены с определенными рисками, поскольку в них почти всегда используются легковоспламеняющиеся жидкости в качестве электролита. Одна из прискорбных (для нас, людей) причуд природы заключается в том, что жидкости, способные легко переносить ионы, также имеют более низкий порог воспламенения.Одно из решений — использовать твердые электролиты. Но это означает другие компромиссы. Конструкция батареи может легко включать жидкий электролит, который контактирует с каждым битом электродов, что позволяет эффективно переносить ионы. С твердыми телами намного сложнее. Представьте, что вы бросаете пару кубиков в чашку с водой. А теперь представьте, что те же самые кости бросают в чашку с песком. Очевидно, что вода будет касаться гораздо большей площади поверхности игральных костей, чем песок.

До сих пор коммерческое использование литий-ионных батарей с твердыми электролитами ограничивалось приложениями с низким энергопотреблением, такими как датчики, подключенные к Интернету.Усилия по расширению масштабов твердотельных батарей, то есть не содержащих жидкий электролит, можно в общих чертах разделить на две категории: твердые полимеры при высоких температурах и керамика при комнатной температуре.

Твердые полимеры при высоких температурах

Полимеры представляют собой длинные цепочки молекул, связанных вместе. Они очень распространены в повседневном использовании — например, одноразовые полиэтиленовые пакеты делают из полимеров. Когда некоторые типы полимеров нагреваются, они ведут себя как жидкости, но без воспламеняемости жидких электролитов, используемых в большинстве батарей.Другими словами, они обладают высокой ионной проводимостью, как жидкий электролит, без каких-либо рисков.

Но у них есть ограничения. Они могут работать только при температуре выше 105 ° C (220 ° F), что означает, что они не подходят, например, для смартфонов. Но их можно использовать, например, для хранения энергии от сети в домашних батареях. По крайней мере, две компании — SEEO (США) и Bolloré (Франция) — разрабатывают твердотельные батареи, в которых в качестве электролита используются высокотемпературные полимеры.

Керамика при комнатной температуре

За последнее десятилетие два класса керамики — LLZO (оксид лития, лантана и циркония) и LGPS (литий, германий, сульфид фосфора) — показали почти такие же хорошие проводящие ионы при комнатной температуре. как жидкости.

Toyota, а также стартап из Кремниевой долины QuantumScape (который в прошлом году привлек 100 миллионов долларов от Volkswagen) работают над внедрением керамики в литий-ионные батареи. Включение крупных игроков в пространство указывает на то, что прорыв может быть ближе, чем многие думают.

«Мы очень близки к тому, чтобы увидеть что-то реальное [с использованием керамики] через два или три года», — говорит Вишванатан из Карнеги-Меллона.

Закон о балансировке

Аккумуляторы — это уже большой бизнес, и их рынок продолжает расти.Все эти деньги привлекают множество предпринимателей с еще большим количеством идей. Но стартап с батарейками — это трудная ставка — они терпят неудачу даже чаще, чем компании-разработчики программного обеспечения, которые известны своим высоким уровнем отказов. Это потому, что инновации в области материаловедения — это сложно.

На данный момент химики, занимающиеся аккумуляторными батареями, обнаружили, что, пытаясь улучшить одну характеристику (например, плотность энергии), им приходится идти на компромисс в отношении другой характеристики (например, безопасности). Такой баланс означает, что прогресс на каждом фронте был медленным и чреват проблемами.

Но если внимательнее присмотреться к проблеме — Йет-Мин Чан из Массачусетского технологического института считает, что сегодня в США в три раза больше ученых, занимающихся аккумуляторными батареями, чем всего 10 лет назад, — шансы на успех возрастут. Потенциал аккумуляторов остается огромным, но, учитывая предстоящие задачи, лучше относиться к каждому заявлению о новых аккумуляторах с хорошей долей скептицизма.

Автомобильный аккумулятор — обзор

Сильноточная схема

Сильноточная постоянная подача +12 В подается от автомобильного аккумулятора на P1 блока раздельного заряда.Реле RL1 и RL2 переключают питание на выходы вспомогательной батареи и холодильника, P2 и P3 соответственно — присутствие RL3 можно игнорировать, по крайней мере, на время. RL1 и RL2 переключаются с помощью простой диодной матрицы, состоящей из D4, D5, D7 и D11. Эти диоды позволяют переключать реле по отдельности или оба вместе. D8 и D12 служат для остановки потенциально опасных скачков высокого напряжения, создаваемых катушками реле при их обесточивании.

Обычно управляющий вход TB1–2 подключается к выходу индикатора заряда автомобильного генератора.Этот выходной сигнал повышается от почти 0 В при неработающем двигателе до (номинально) +13,8 В, когда двигатель работает и генератор подает питание на электрическую систему автомобиля.

Если доступ к выходу предупреждения о заряде затруднен, вход управления может быть запитан от цепи, которая становится под напряжением при включении цепи зажигания.

Когда на управляющем входе высокий уровень, диоды D5 и D7 проводят ток, каждый из которых подает питание на катушки RL1 и RL2, вызывая их включение.Затем +12 В подается на выход вспомогательной батареи через FS1 и D1, а на выход холодильника через FS2. D1, сильноточный двойной выпрямительный диод Шоттки, предотвращает разрядку вспомогательной батареи за счет обратного питания электрической системы автомобиля .

Может потребоваться подавать питание на выходы вспомогательной батареи или холодильника в то время, когда двигатель не работает. Это было бы желательно при кратковременной остановке автомобиля (на СТО и т. Д.) Для поддержания подачи в холодильник.В качестве альтернативы, выходы могут использоваться для питания других аксессуаров 12 В (переносной прожектор +12 В и т. Д.). Такому использованию способствуют входы блокировки A и B, TB1-1 и TB1-3 соответственно. Вход коррекции A, когда он установлен на +12 В, включает RL1 через D4 и подает питание на выход вспомогательной батареи. Аналогичным образом, вход блокировки B при переключении на +12 В включает RL2 через D11 и подает питание на выход холодильника. Следует позаботиться о том, чтобы аккумулятор автомобиля не разряжался до такого уровня, чтобы не было достаточного заряда для перезапуска двигателя.Время для этого зависит от потребляемого тока и емкости батареи.

Индикация того, что мощность достигает желаемого уровня, отображается с помощью зеленых светодиодов, подключенных к TB3-1 (выход состояния питания вспомогательной батареи) и TB4-1 (выход состояния питания холодильника). TB3-2 и TB4-2 обеспечивают обратные соединения 0 В / шасси для светодиодов. R1 и R2 служат для ограничения тока светодиода примерно до 20 мА.

RL3, который до сих пор игнорировался, позволяет подавать питание от вспомогательной батареи на выход холодильника, когда двигатель не работает.Это может быть использовано по тем же причинам, что и упомянутые выше, но без разряда автомобильного аккумулятора (потребляемый ток необходим только для работы RL3). Такая операция активируется переводом входа коррекции C на 0 В / шасси. D2 выполняет ту же функцию, что и D8 и D12.

На пути к недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии (Журнальная статья)

Ли, Цзяньлинь, Ду, Чжицзя, Рутер, Роуз Э., Ан, Сеонг Джин, Дэвид, Ламюэль Абрахам, Хейс, Кевин, Вуд, Марисса, Филипп, Натан Д., Шэн, Янпин, Мао, Чэнью, Калнаус, Сергей, Даниэль, Клаус и Вуд, III, Дэвид Л. В сторону Недорогие литий-ионные батареи с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии. США: Н. П., 2017. Интернет. https://doi.org/10.1007/s11837-017-2404-9.

Ли, Цзяньлинь, Ду, Чжицзя, Рутер, Роуз Э., Ан, Сон Джин, Дэвид, Ламюэль Абрахам, Хейс, Кевин, Вуд, Марисса, Филипп, Натан Д., Шэн, Янпин, Мао, Чэнъюй, Калнаус, Сергей, Даниэль, Клаус и Вуд, III, Дэвид Л. К недорогим, высокоэнергетическим и мощным литий-ионным батареям. Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1007/s11837-017-2404-9

Ли, Цзяньлинь, Ду, Чжицзя, Рутер, Роуз Э., Ан, Сон Джин, Дэвид, Ламуэль Абрахам, Хейс, Кевин, Вуд, Марисса, Филипп, Натан Д., Шэн, Янпин, Мао, Чэнью, Калнаус, Сергей, Дэниел, Клаус и Вуд, III, Дэвид Л.Пн. «К недорогим литий-ионным батареям с высокой плотностью энергии и высокой плотностью энергии». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.1007/s11837-017-2404-9. https://www.osti.gov/servlets/purl/1400215.

@article {osti_1400215,
title = {К недорогим, высокоэнергетическим и мощным литий-ионным батареям},
автор = {Ли, Цзяньлинь и Ду, Чжицзя и Рутер, Роуз Э. и Ан, Сон Джин и Дэвид, Ламюэль Абрахам и Хейс, Кевин и Вуд, Марисса и Филипп, Натан Д.and Sheng, Yangping and Mao, Chengyu and Kalnaus, Sergiy and Daniel, Claus and Wood, III, David L.},
abstractNote = {Снижение стоимости и повышение плотности энергии - два препятствия для широкого применения литий-ионных батарей в электромобилях. . Хотя стоимость аккумуляторов для электромобилей с 2008 по 2015 год снизилась примерно на 70%, текущая стоимость аккумуляторных батарей (268 / кВтч в 2015 году) все еще в 2 раза больше, чем запланировано USABC (125 / кВтч). Несмотря на то, что многие достижения в химии элементов были реализованы с тех пор, как литий-ионная батарея была впервые коммерциализирована в 1991 году, за последнее десятилетие произошло несколько крупных прорывов.Следовательно, будущее снижение затрат будет зависеть от производства ячеек и более широкого признания рынка. В этой статье обсуждаются три основных аспекта снижения затрат: (1) контроль качества для минимизации брака при производстве элементов; (2) новая обработка электродов и инженерия для снижения затрат на обработку и увеличения плотности энергии и производительности; и (3) разработка и оптимизация материалов для литий-ионных батарей с высокой плотностью энергии. Также рассматриваются идеи по увеличению энергии и удельной мощности литий-ионных батарей.},
doi = {10.1007 / s11837-017-2404-9},
journal = {JOM. Журнал Общества минералов, металлов и материалов},
номер = 9,
объем = 69,
место = {США},
год = {2017},
месяц = ​​{6}
}

Panasonic увеличит плотность энергии в аккумуляторных элементах Tesla на 20%

ТОКИО — Panasonic планирует увеличить удельную энергию батарей, которые поставляет Tesla, на 20 процентов за пять лет и коммерциализировать версию без кобальта «через два-три года», — заявил глава U.S. EV аккумуляторный бизнес сказал.

Впервые компания Panasonic, ведущий поставщик сотовой связи для крупнейшего в мире производителя электромобилей Tesla, обозначила эти цели, поставив маркер в высококонкурентном секторе, чтобы оставаться впереди всех.

Panasonic представила так называемые литий-ионные элементы «2170» с никель-кобальто-алюминиевым катодом для Tesla Model 3 в 2017 году.

Исследователи говорят, что у него уже самая высокая плотность энергии — более 700 Вт / ч. за литр.

Обладая еще большей плотностью, эти элементы могут помочь увеличить продолжительность работы электромобиля от одной зарядки, а также проложить путь для меньших батарей и более просторного салона автомобиля.

Версия без кобальта, с другой стороны, снизит зависимость от дорогостоящего и вызывающего споры компонента, который делает батареи стабильными, но создает этические проблемы с учетом неоднозначных условий труда в Демократической Республике Конго, ведущем производителе материала.

Генеральный директор Tesla Илон Маск давно заявил, что хочет перейти на аккумуляторные батареи с нулевым содержанием кобальта.

Компания Panasonic уже сократила содержание кобальта в катоде NCA до менее 5 процентов и планирует поэтапно улучшать свои батареи, сообщил Reuters руководитель отдела батарей для электромобилей в США Ясуаки Такамото.

Но компания отказалась связать свой план развития аккумуляторов с будущими моделями Tesla.

Panasonic недавно утратил статус эксклюзивного поставщика аккумуляторов для Tesla. Американская фирма установила партнерские отношения с южнокорейской LG Chem и китайской CATL.

CATL поставляет Tesla недорогие литий-железо-фосфатные батареи, не содержащие кобальта.

По словам Такамото, средняя плотность аккумуляторных элементов LFP составляет менее половины уровня последних аккумуляторов NCA Panasonic. Он не назвал никаких компаний.

Tesla на пути к увеличению плотности энергии батареи на 20%, сообщает представитель Panasonic

По словам главы американского подразделения аккумуляторных батарей для электромобилей Panasonic, плотность энергии 2170 аккумуляторных элементов

увеличится на 20%. Panasonic поставляет Tesla элементы для своей модели 3 для массового рынка, которая была впервые произведена в 2017 году.

Кроме того, Panasonic будет работать над коммерциализацией безкобальтовой версии своих батарей для Tesla «через два-три года». Элементы, не содержащие кобальта, увеличивают положительное воздействие на окружающую среду от вождения электромобиля. Одна из основных целей Tesla — отказаться от кобальтовых аккумуляторов, которые являются спорным, но очень важным элементом аккумуляторов электромобилей.

Переход от Panasonic является беспрецедентным и знаменует собой первый раз, когда производитель элементов, поставляющий Tesla батареи, поставил определенные цели на будущее, которые гарантируют, что компания будет опережать своих конкурентов на долгие годы. Рейтер первоначально сообщил о результатах.

Компания Panasonic первоначально произвела литий-ионную батарею 2170 для модели 3. Ячейки состоят из никель-кобальт-алюминиевого, или NCA, катода, который имеет чрезвычайно высокую плотность энергии.

Высокая плотность энергии означает, что транспортные средства могут иметь увеличенный запас хода на одной зарядке. Но их небольшой размер позволяет увеличить вместительность и облегчить автомобили. Аккумуляторы в электромобилях обычно составляют большую часть веса автомобиля.

Тем не менее, намерение компании в ближайшие два-три года создать аккумуляторную батарею для электромобилей, не содержащую кобальта, произведет революцию в способах эксплуатации автомобилей. Кобальт, хотя и полезен и имеет решающее значение для стабильности элементов в батареях электромобилей, вызывает большие споры из-за методов добычи. В Демократической Республике Конго широко распространено мнение о том, что многие шахтеры — дети.

Это создает проблемы для компаний, которые хотят оставаться этичными, но нуждаются в элементе, потому что он очень эффективен в батареях.

Tesla уже давно утверждает, что использует ряд мер должной осмотрительности для обеспечения ответственной добычи добываемого кобальта. В отчете компании о воздействии на окружающую среду за 2019 год говорится, что «Tesla стремится сделать условия труда в нашей цепочке поставок безопасными и гуманными, обеспечивая уважительное и достойное обращение с рабочими, а производственные процессы — экологически ответственными».

Исключение кобальта из батарей также повысит рентабельность производственного процесса и снизит стоимость автомобилей Tesla.

Компания Panasonic работает над сокращением содержания кобальта в своих батареях до менее 5% в катоде NCA. По словам Ясуаки Такамото, руководителя отдела аккумуляторных батарей для электромобилей Panasonic в США, компания также планирует поэтапно улучшать аккумуляторные элементы.

На заводе Tesla Gigafactory в Спаркс, штат Невада, Panasonic начнет преобразование линий на заводе для повышения плотности энергии ячеек.

Tesla представит разработки в области аккумуляторных элементов компании 22 сентября во время празднования Дня батареи.

Tesla усердно работала с производителями батарей над разработкой элементов, которые повысят эффективность и уменьшат воздействие на окружающую среду. Кроме того, компания выпустила несколько обновлений, направленных на повышение эффективности своих автомобилей. Совсем недавно компания Model Y получила обновление, которое отключало вентиляционные отверстия со стороны пассажира, когда сиденье не занято, что внесет небольшие изменения в эффективность.

Следует увеличить дальность действия на несколько миль, больше при медленном движении

— Илон Маск (@elonmusk) 29 июля 2020 г.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.